CN107565028B - 一种基于低温制备热结晶活性层的厚膜有机太阳能电池及其制备方法 - Google Patents

一种基于低温制备热结晶活性层的厚膜有机太阳能电池及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于低温制备热结晶活性层的厚膜有机太阳能电池，该太阳能电池采用反型结构，包括从下往上依次设置的衬底层、ITO透明导电阴极层、阴极缓冲层、光活性层、阳极缓冲层、金属阳极层；所述光活性层为电子给体材料、电子受体材料及有机绝缘材料混合形成的薄膜结构电子给体材料重量百分比为：39‑39.5％；电子受体材料重量百分比为：58‑60％；有机绝缘材料重量百分比为：0.5‑3％。同时本发明还公开了该厚膜有机太阳能电池的制备方法。本发明掺入的有机绝缘材料使易团聚的热结晶材料更均匀的分散在溶液中，使活性层材料在室温下的胶状转变成液态，进而能够在室温下制备，简化了制备工艺，有利于实现大规模生产。

Description

一种基于低温制备热结晶活性层的厚膜有机太阳能电池及其 制备方法
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池，属于新能源太阳能电池领域；具体涉及一种基于低温制备热结晶活性层的厚膜有机太阳能电池；同时，本发明还公开了该厚膜有机太阳能电池的制备方法。
背景技术
随着全球能源需求的急剧增长，人类社会正面临着严峻的能源危机和环境恶化等社会问题，社会的发展对能源的需求量不断增加，但是传统能源的储量十分有限。同时，传统能源的使用也造成了非常严重的环境问题，包括大气污染、水污染、温室效应以及PM2.5等热点问题。太阳能作为一种可再生能源正符合这一要求。太阳能每秒钟到达地面的能量高达80万千瓦，若把地球表面0.1％的太阳能转为电能，转变率5％，每年发电量就可达5.6×1012千瓦/小时。在太阳能的有效利用中,太阳能光电利用是近些年来发展最快,最具活力的研究领域,是其中最受瞩目的项目之一。根据太阳能电池光活性层材料的性质的不同，可以将光活性层材料分为无机半导体材料和有机半导体材料。无机半导体材料由于发展起步早，研究比较广泛，基于无机半导体材料的无机太阳能电池在太阳能电池应用中占据了主导地位。但是无机半导体材料本身有其不足之处，比如加工工艺非常复杂、材料要求苛刻、不易进行大面积柔性加工、某些材料具有毒性等，这些缺点制约了无机太阳电池的进一步发展。与无机半导体材料相比，基于有机半导体材料的有机太阳能电池，不仅具有与无机太阳能电池相同的最高理论光电转换效率,而且还具有质量轻、可湿法成膜、能加工成特种形状、易制成柔性器件、甚至可以实现全塑料化等显著优势，目前己经成为国内外研究的热点之一，也是解决能源危机的希望所在。
然而，与无机太阳能电池已经大规模生产相比，有机太阳能电池由于其目前的光电转换效率还相对较低，其商用化还尚需时日。在各种提高有机太阳能电池光电转换效率的措施中，由于厚膜体系的有机太阳能电池能吸收更多的光，产生更多的激子，从而能极大的提高器件的光电转换效率，因此受到人们的普遍关注。但是用于制备厚膜有机太阳能电池传统的活性层PffBT4T-2OD：PC71BM薄膜的粗糙度大，电子给体(PffBT4T-2OD)的团聚严重，并且活性层的结晶性随着温度的变化而变化，使得其结晶和形貌难以调控，更困难的是基于PffBT4T-2OD：PC71BM的活性层溶液在室温下为胶状，必须加热到很高的温度才能很好的制备成膜，这种高温制备工艺不但会破坏其他功能层，而且与在低温下的印刷工艺是不兼容的，难以实现大规模生产。因此，通过优化活性层的制备工艺，减少活性层中的缺陷，将活性层厚度提升至便于工业化生产的量级，以及进一步提升器件的光电转换效率，是目前有机太阳能电池领域研究的重点及难点之一。
发明内容
基于以上技术问题，本发明提供了一种基于低温制备热结晶活性层的厚膜有机太阳能电池，从而解决了以往有机太阳能电池中热结晶材料在低温下难以成膜的技术问题。
为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种基于低温制备热结晶活性层的厚膜有机太阳能电池，该太阳能电池采用反型结构，包括从下往上依次设置的衬底层、ITO透明导电阴极层、阴极缓冲层、光活性层、阳极缓冲层、金属阳极层；
所述光活性层为电子给体材料、电子受体材料及有机绝缘材料混合形成的薄膜结构
其中，
电子给体材料重量百分比为：39-39.5％；
电子受体材料重量百分比为：58-60％；
有机绝缘材料重量百分比为：0.5-3％。
基于以上技术方案，所述有机绝缘材料为聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚乙烯苯酚的一种或两种以上的混合物。
基于以上技术方案，所述电子给体材料为PffBT4T-C8C12、PffBT4T-C9C13、PffBT4T-C10C14、PffBT4T-2OD中的一种或两种以上的混合物。
基于以上技术方案，所述电子受体材料为PC71BM。
基于以上技术方案，所述阴极缓冲层材料为TPBi、BCP、Bphen、Alq3、ZnO、TiO2中的一种或两种以上的混合物，所述阴极缓冲层厚度为15nm。
基于以上技术方案，所述阳极缓冲层材料为PEDOT:PSS，所述阳极缓冲层厚度为30nm。
基于以上技术方案，所述金属阳极层材料为Ag、Al、Cu中的一种或两种以上的混合物，金属阳极层的厚度为100nm。
基于以上技术方案，所述衬底层材料为玻璃或透明聚合物，所述透明聚合物材料为聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚氨基甲酸酯、聚酰亚胺、氯醋树脂、聚丙烯酸中的一种或两种以上的混合物。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明掺入的有机绝缘材料使易团聚的热结晶材料更均匀的分散在溶液中，使活性层材料在室温下的胶状转变成液态，进而能够在室温下制备，大大简化了制备工艺，有利于实现大规模生产。
2、本发明掺入的有机绝缘材料能够调整热结晶材料的分子取向，降低薄膜的粗糙度，从而抑制电子受体的团聚，使得分子的结合更加紧密，提高了载流子迁移率以及结晶性，从而有效提升了器件的性能。
同时，本发明还公开了上述基于低温制备热结晶活性层的厚膜有机太阳能电池的制备方法，该方法包括以下步骤:
1)将ITO透明导电阴极层覆盖在衬底层上构成电池基板，将电池基板清洗后用氮气风干；
2)取PEDOT:PSS用水稀释10～100倍，搅拌12h，制备得到PEDOT:PSS分散液；
3)在电池基板上的ITO透明导电阴极层表面旋转涂覆、印刷或喷涂PEDOT:PSS分散液，并进行热退火，形成阴极缓冲层；
4)在阴极缓冲层上采用旋涂、喷涂、自组装、喷墨打印或丝网印刷的方式制备光活性层；
5)真空度为3×103Pa条件下,在光活性层表面蒸镀阴极缓冲层材料，形成阳极缓冲层；
6)在阳极缓冲层上蒸镀金属阳极材料，形成金属阳极层。
本发明的方法大大简化了制备工艺，提高了载流子迁移率以及结晶性，不但能用于有机太阳能电池，而且在有机电致发光、有机场效应晶体管、有机光电探测器等有机光电器件领域有着广泛的应用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2是具体实施例中对照组1和对照组2中电池归一化吸收特性曲线图。
图中标记：1、衬底层；2、ITO透明导电阴极层；3、阴极缓冲层；4、光活性层；5、阳极缓冲层；6、金属阳极层。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例
如图1所示，一种基于低温制备热结晶活性层的厚膜有机太阳能电池，该太阳能电池采用反型结构，包括从下往上依次设置的衬底层1、ITO透明导电阴极层2(ITO,英文名Indium Tin Oxides，即氧化铟锡)、阴极缓冲层3、光活性层4、阳极缓冲层5、金属阳极层6；
所述光活性层4为电子给体材料、电子受体材料及有机绝缘材料混合形成的薄膜结构
其中，
电子给体材料重量百分比为：39-39.5％；
电子受体材料重量百分比为：58-60％；
有机绝缘材料重量百分比为：0.5-3％。
优选的，所述有机绝缘材料为聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚乙烯苯酚的一种或两种以上的混合物。
优选的，所述电子给体材料为PffBT4T-C8C12、PffBT4T-C9C13、PffBT4T-C10C14中的一种或两种以上的混合物。PffBT4T-C8C12其英文名[(5,6-difluoro-2,1,3-benzothiadiazol-4,7-diyl)-alt-(3,3000-di(2-octyldodecyl)-2,20,50,200,500,2000-quaterthiophen-5,5000-diyl)]。
优选的，所述电子受体材料为PC71BM。PC71BM其英文名[6,6]-phenyl-C71-butyricacid methyl ester。
优选的，所述阴极缓冲层3材料为TPBi、BCP、Bphen、Alq3、ZnO、TiO2中的一种或两种以上的混合物，所述阴极缓冲层3厚度为15nm。
优选的，所述阳极缓冲层5材料为PEDOT:PSS，所述阳极缓冲层5厚度为30nm。
优选的，所述金属阳极层6材料为Ag、Al、Cu中的一种或两种以上的混合物，金属阳极层6的厚度为100nm。
优选的，所述衬底层1材料为玻璃或透明聚合物，所述透明聚合物材料为聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚氨基甲酸酯、聚酰亚胺、氯醋树脂、聚丙烯酸中的一种或两种以上的混合物。
基于以上内容，为了本实施例更好的实现，本实施例还公开了一种基于低温制备热结晶活性层的厚膜有机太阳能电池的制备方法，该方法包括以下步骤:
1)将ITO透明导电阴极层2覆盖在衬底层1上构成电池基板，将电池基板清洗后用氮气风干；
2)取PEDOT:PSS用水稀释10～100倍，搅拌12h，制备得到PEDOT:PSS分散液；
3)在电池基板上的ITO透明导电阴极层2表面旋转涂覆、印刷或喷涂PEDOT:PSS分散液，并进行热退火，形成阴极缓冲层3；
4)在阴极缓冲层3上采用旋涂、喷涂、自组装、喷墨打印或丝网印刷的方式制备光活性层4；
5)真空度为3×103Pa条件下,在光活性层4表面蒸镀阴极缓冲层材料，形成阳极缓冲层5；
6)在阳极缓冲层5上蒸镀金属阳极材料，形成金属阳极层6。
本实施例中，掺入的有机绝缘材料使易团聚的热结晶材料更均匀的分散在溶液中，使光活性层4材料在室温下的胶状转变成液态，进而能够在室温下制备，大大简化了制备工艺，有利于实现大规模生产。掺入的有机绝缘材料能够调整热结晶材料的分子取向，降低薄膜的粗糙度，从而抑制电子受体的团聚，使得分子的结合更加紧密，提高了载流子迁移率以及结晶性，从而有效提升了器件的性能。本实施例的方法大大简化了制备工艺，提高了载流子迁移率以及结晶性，不但能用于有机太阳能电池，而且在有机电致发光、有机场效应晶体管、有机光电探测器等有机光电器件领域有着广泛的应用。
下面，结合具体数据对本发明做进一步的解释和说明。
具体实施例
对照组1
1.对表面粗糙度小于1nm的由透明的衬底层1及ITO透明导电阴极层2所组成的基板进行清洗，清洗后用氮气吹干；
2.在ITO透明导电阴极层2表面旋转涂覆ZnO(工作参数：转速5000rpm,时间40s,厚度15nm，下同，不再阐述)制备阴极缓冲层3，并将所形成的薄膜进行低温烘烤(工作参数：温度200℃,时间60min，下同，不再阐述)；
3.在阴极缓冲层3上采用旋涂制备PffBT4T-C8C12:PC71BM(质量百分比40％:60％，下同，不再阐述)光活性层4(800rpm,50s,300nm)；
4.在光活性层4表面旋转涂覆PEDOT:PSS溶液制备阳极缓冲层5(3000rpm,60s,30nm)；
5.在阳极缓冲层5上蒸镀金属阳极Ag(100nm)；
通过以上方法制备的电池，在标准测试条件下(大气质量AM 1.5,光强度100mW/cm2)，测得电池的开路电压(VOC)＝0.75V，短路电流(JSC)＝17.05mA/cm2，填充因子(FF)＝0.62，光电转换效率(PCE)＝7.89％，其有机活性层的吸收曲线如图2所示。
对照组2
1.对表面粗糙度小于1nm的由透明衬底层1及ITO透明导电阴极层2所组成的基板进行清洗，清洗后用氮气吹干；
2.在ITO透明导电阴极层2表面旋转涂覆ZnO(5000rpm,40s,15nm)制备阴极缓冲层3，并将所形成的薄膜进行低温烘烤(200℃,60min)；
3.在阴极缓冲层3上采用旋涂制备PffBT4T-C8C12:PC71BM:聚甲基丙烯酸甲酯(39％:58％:3％)光活性层4(800rpm,50s,300nm)；
4.在光活性层4表面旋转涂覆PEDOT:PSS溶液制备阳极缓冲层5(3000rpm,60s,30nm)；
5.在阳极缓冲层5上蒸镀金属阳极Ag(100nm)；
通过以上方法制备的电池，在标准测试条件下(AM 1.5,100mW/cm2)，测得电池的开路电压(VOC)＝0.75V，短路电流(JSC)＝19.09mA/cm2，填充因子(FF)＝0.68，光电转换效率(PCE)＝9.74％，其有机活性层的吸收曲线如图2所示。
对照组3
1.对表面粗糙度小于1nm的由透明衬底层1及ITO透明导电阴极层2所组成的基板进行清洗，清洗后用氮气吹干；
2.在ITO透明导电阴极层2表面旋转涂覆ZnO(5000rpm,40s,15nm)制备阴极缓冲层3，并将所形成的薄膜进行低温烘烤(200℃,60min)；
3.在阴极缓冲层3上采用旋涂制备PffBT4T-C8C12:PC71BM:聚甲基丙烯酸甲酯(39.5％:59％:1.5％)光活性层4(800rpm,50s,300nm)；
4.在光活性层4表面旋转涂覆PEDOT:PSS溶液制备阳极缓冲层5(3000rpm,60s,30nm)；
5.在阳极缓冲层5上蒸镀金属阳极Ag(100nm)；
通过以上方法制备的电池，在标准测试条件下(AM 1.5,100mW/cm2)，测得电池的开路电压(VOC)＝0.75V，短路电流(JSC)＝16.69mA/cm2，填充因子(FF)＝0.68，光电转换效率(PCE)＝8.45％，其有机活性层的吸收曲线如图2所示。
对照组4
1.对表面粗糙度小于1nm的由透明衬底层1及ITO透明导电阴极层2所组成的基板进行清洗，清洗后用氮气吹干；
2.在ITO透明导电阴极层2表面旋转涂覆ZnO(5000rpm,40s,15nm)制备阴极缓冲层3，并将所形成的薄膜进行低温烘烤(200℃,60min)；
3.在阴极缓冲层3上采用旋涂制备PffBT4T-C8C12:PC71BM:聚甲基丙烯酸甲酯(39.5％:60％:0.5％)光活性层4(800rpm,50s,300nm)；
4.在光活性层4表面旋转涂覆PEDOT:PSS溶液制备阳极缓冲层5(3000rpm,60s,30nm)；
5.在阳极缓冲层5上蒸镀金属阳极Ag(100nm)；
通过以上方法制备的电池，在标准测试条件下(AM 1.5,100mW/cm2)，测得电池的开路电压(VOC)＝0.76V，短路电流(JSC)＝17.11mA/cm2，填充因子(FF)＝0.65，光电转换效率(PCE)＝8.49％，其有机活性层的吸收曲线如图2所示。
对照组5
1.对表面粗糙度小于1nm的由透明衬底层1及ITO透明导电阴极层2所组成的基板进行清洗，清洗后用氮气吹干；
2.在ITO透明导电阴极层2表面旋转涂覆ZnO(5000rpm,40s,15nm)制备阴极缓冲层3，并将所形成的薄膜进行低温烘烤(200℃,60min)；
3.在阴极缓冲层3上采用旋涂制备PffBT4T-C8C12:PC71BM:聚苯乙烯(39％:58％:3％)光活性层4(800rpm,50s,300nm)；
4.在光活性层4表面旋转涂覆PEDOT:PSS溶液制备阳极缓冲层5(3000rpm,60s,30nm)；
5.在阳极缓冲层5上蒸镀金属阳极Ag(100nm)；
通过以上方法制备的电池，在标准测试条件下(AM 1.5,100mW/cm2)，测得电池的开路电压(VOC)＝0.75V，短路电流(JSC)＝18.07mA/cm2，填充因子(FF)＝0.63，光电转换效率(PCE)＝8.65％，其有机活性层的吸收曲线如图2所示。
对照组6
1.对表面粗糙度小于1nm的由透明衬底层1及ITO透明导电阴极层2所组成的基板进行清洗，清洗后用氮气吹干；
2.在ITO透明导电阴极层2表面旋转涂覆ZnO(5000rpm,40s,15nm)制备阴极缓冲层3，并将所形成的薄膜进行低温烘烤(200℃,60min)；
3.在阴极缓冲层3上采用旋涂制备PffBT4T-C8C12:PC71BM:聚苯乙烯(39.5％:59％:1.5％)光活性层4(800rpm,50s,300nm)；
4.在光活性层4表面旋转涂覆PEDOT:PSS溶液制备阳极缓冲层5(3000rpm,60s,30nm)；
5.在阳极缓冲层5上蒸镀金属阳极Ag(100nm)；
通过以上方法制备的电池，在标准测试条件下(AM 1.5,100mW/cm2)，测得电池的开路电压(VOC)＝0.75V，短路电流(JSC)＝16.94mA/cm2，填充因子(FF)＝0.65，光电转换效率(PCE)＝8.29％，其有机活性层的吸收曲线如图2所示。
对照组7
1.对表面粗糙度小于1nm的由透明衬底层1及ITO透明导电阴极层2所组成的基板进行清洗，清洗后用氮气吹干；
2.在ITO透明导电阴极层2表面旋转涂覆ZnO(5000rpm,40s,15nm)制备阴极缓冲层3，并将所形成的薄膜进行低温烘烤(200℃,60min)；
3.在阴极缓冲层3上采用旋涂制备PffBT4T-C8C12:PC71BM:聚苯乙烯(39.5％:60％:0.5％)光活性层4(800rpm,50s,300nm)；
4.在光活性层4表面旋转涂覆PEDOT:PSS溶液制备阳极缓冲层5(3000rpm,60s,30nm)；
5.在阳极缓冲层5上蒸镀金属阳极Ag(100nm)；
通过以上方法制备的电池，在标准测试条件下(AM 1.5,100mW/cm2)，测得电池的开路电压(VOC)＝0.74V，短路电流(JSC)＝18.05mA/cm2，填充因子(FF)＝0.61，光电转换效率(PCE)＝8.23％，其有机活性层的吸收曲线如图2所示。
对照组8
1.对表面粗糙度小于1nm的由透明衬底层1及ITO透明导电阴极层2所组成的基板进行清洗，清洗后用氮气吹干；
2.在ITO透明导电阴极层2表面旋转涂覆ZnO(5000rpm,40s,15nm)制备阴极缓冲层3，并将所形成的薄膜进行低温烘烤(200℃,60min)；
3.在阴极缓冲层3上采用旋涂制备PffBT4T-C8C12:PC71BM:聚乙烯苯酚(39％:58％:3％)光活性层4(800rpm,50s,300nm)；
4.在光活性层4表面旋转涂覆PEDOT:PSS溶液制备阳极缓冲层5(3000rpm,60s,30nm)；
5.在阳极缓冲层5上蒸镀金属阳极Ag(100nm)；
通过以上方法制备的电池，在标准测试条件下(AM 1.5,100mW/cm2)，测得电池的开路电压(VOC)＝0.74V，短路电流(JSC)＝15.7mA/cm2，填充因子(FF)＝0.68，光电转换效率(PCE)＝7.90％，其有机活性层的吸收曲线如图2所示。
对照组9
1.对表面粗糙度小于1nm的由透明衬底层1及ITO透明导电阴极层2所组成的基板进行清洗，清洗后用氮气吹干；
2.在ITO透明导电阴极层2表面旋转涂覆ZnO(5000rpm,40s,15nm)制备阴极缓冲层3，并将所形成的薄膜进行低温烘烤(200℃,60min)；
3.在阴极缓冲层3上采用旋涂制备PffBT4T-C8C12:PC71BM:聚乙烯苯酚(39.5％:59％:1.5％)光活性层4(800rpm,50s,300nm)；
4.在光活性层4表面旋转涂覆PEDOT:PSS溶液制备阳极缓冲层5(3000rpm,60s,30nm)；
5.在阳极缓冲层5上蒸镀金属阳极Ag(100nm)；
通过以上方法制备的电池，在标准测试条件下(AM 1.5,100mW/cm2)，测得电池的开路电压(VOC)＝0.74V，短路电流(JSC)＝15.1mA/cm2，填充因子(FF)＝0.69，光电转换效率(PCE)＝7.71％，其有机活性层的吸收曲线如图2所示。
对照组10
1.对表面粗糙度小于1nm的由透明衬底层1及ITO透明导电阴极层2所组成的基板进行清洗，清洗后用氮气吹干；
2.在ITO透明导电阴极层2表面旋转涂覆ZnO(5000rpm,40s,15nm)制备阴极缓冲层3，并将所形成的薄膜进行低温烘烤(200℃,60min)；
3.在阴极缓冲层3上采用旋涂制备PffBT4T-C8C12:PC71BM:聚乙烯苯酚(39.5％:59％:1.5％)光活性层4(800rpm,50s,300nm)；
4.在光活性层4表面旋转涂覆PEDOT:PSS溶液制备阳极缓冲层5(3000rpm,60s,30nm)；
5.在阳极缓冲层5上蒸镀金属阳极Ag(100nm)；
通过以上方法制备的电池，在标准测试条件下(AM 1.5,100mW/cm2)，测得电池的开路电压(VOC)＝0.74V，短路电流(JSC)＝15.4mA/cm2，填充因子(FF)＝0.66，光电转换效率(PCE)＝7.52％，其有机活性层的吸收曲线如图2所示。
综上，对照组1～对照组10中的有机太阳能电池器件光伏性能参数数据如下表1所示：
对照组 V<sub>OC</sub>(V) J<sub>SC</sub>(mA/cm<sup>2</sup>) FF PCE(％)
1 0.76 17.05 0.62 7.89
2 0.75 19.09 0.68 9.74
3 0.75 16.69 0.68 8.45
4 0.75 17.11 0.65 8.49
5 0.75 18.07 0.63 8.65
6 0.75 16.94 0.65 8.29
7 0.74 18.05 0.61 8.23
8 0.75 15.70 0.68 7.90
9 0.74 15.41 0.69 7.71
10 0.74 15.42 0.66 7.52
表1对照组1～对照组10中的有机太阳能电池器件光伏性能参数数据
由以上对照组1～对照组10数据对比可以看出：通过优化在活性层溶液PffBT4T-C8C12:PC71BM中掺入聚甲基丙烯酸甲酯制备得到的太阳能电池(如对照组2制备而成的太阳能电池)相比于PffBT4T-C8C12:PC71BM中没有掺入绝缘材料制备得到的太阳能电池(如对照组1制备而成的太阳能电池)，其短路电流密度变大，这是由于掺入的有机绝缘材料能够调整热结晶材料的分子取向，降低薄膜的粗糙度，从而抑制电子受体的团聚，使得分子的结合更加紧密，提高了载流子迁移率以及结晶性，从而有效提升了器件的性能。同时掺入的有机绝缘材料像“高架桥”一样使易团聚的热结晶材料更均匀的分散在溶液中，使活性层材料在室温下的胶状转变成液态，进而能够在室温下制备，大大简化了制备工艺，有利于实现大规模生产。
如上所述即为本发明的实施例。前文所述为本发明的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于低温制备热结晶活性层的厚膜有机太阳能电池，其特征在于，该太阳能电池采用反型结构，包括从下往上依次设置的衬底层、ITO透明导电阴极层、阴极缓冲层、光活性层、阳极缓冲层、金属阳极层；
所述光活性层为电子给体材料、电子受体材料及有机绝缘材料混合形成的薄膜结构
其中，
电子给体材料重量百分比为：39-39.5％；
电子受体材料重量百分比为：58-60％；
有机绝缘材料重量百分比为：0.5-3％；
所述电子给体材料为PffBT4T-C8C12、PffBT4T-C9C13、PffBT4T-10C14、PffBT4T-2OD中的一种或两种以上的混合物；
所述有机绝缘材料为聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚乙烯苯酚的一种或两种以上的混合物。
2.根据权利要求1所述的厚膜有机太阳能电池，其特征在于，所述电子受体材料为PC71BM。
3.根据权利要求1所述的厚膜有机太阳能电池，其特征在于，所述阴极缓冲层材料为TPBi、BCP、Bphen、Alq3、ZnO、TiO2中的一种或两种以上的混合物，所述阴极缓冲层厚度为15nm。
4.根据权利要求1所述的厚膜有机太阳能电池，其特征在于，所述阳极缓冲层材料为PEDOT:PSS，所述阳极缓冲层厚度为30nm。
5.根据权利要求1所述的厚膜有机太阳能电池，其特征在于，所述金属阳极层材料为Ag、Al、Cu中的一种或两种以上的混合物，金属阳极层的厚度为100nm。
6.根据权利要求1所述的厚膜有机太阳能电池，其特征在于，所述衬底层材料为玻璃或透明聚合物，所述透明聚合物材料为聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚氨基甲酸酯、聚酰亚胺、氯醋树脂、聚丙烯酸中的一种或两种以上的混合物。
7.一种基于低温制备热结晶活性层的厚膜有机太阳能电池的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤:
1)将ITO透明导电阴极层覆盖在衬底层上构成电池基板，将电池基板清洗后用氮气风干；
2)取PEDOT:PSS用水稀释10～100倍，搅拌12h，制备得到PEDOT:PSS分散液；
3)在电池基板上的ITO透明导电阴极层表面旋转涂覆、印刷或喷涂PEDOT:PSS分散液，并进行热退火，形成阴极缓冲层；
4)在阴极缓冲层上采用旋涂、喷涂、自组装、喷墨打印或丝网印刷的方式制备光活性层；
5)真空度为3×103Pa条件下,在光活性层表面蒸镀阴极缓冲层材料，形成阳极缓冲层；
6)在阳极缓冲层上蒸镀金属阳极材料，形成金属阳极层。
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